專(zhuān)利名稱(chēng)：玻璃制造工藝及產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃制造工藝及玻璃產(chǎn)品，特別是采用一種新型天然含堿礦石原料作為主要原料之一的玻璃制造工藝及其玻璃產(chǎn)品。
純堿是制造玻璃的主要原料，所需用量較多，價(jià)格較貴，市場(chǎng)緊缺，因而是造成玻璃產(chǎn)品成本高的重要原因之一。長(zhǎng)期以來(lái)，人們致力于采用天然含堿礦石，來(lái)節(jié)約代替純堿。目前采用的天然含堿礦石有瓷石、長(zhǎng)石、霞石、珍珠巖與火山灰等。由于它們當(dāng)中有的Al2O3含量較高如霞石Na2O.AL2O3.2SiO2中AL2O3的含量為28-30%，因而較難熔，且在限定玻璃產(chǎn)品含鋁量的情況下，所能允許加入霞石的量少，故所起節(jié)堿代堿作用不大。有的雖然AL2O3含量比霞石低，但Na2O和K2O的含量也低，如瓷石，AL2O3含量為12-16%，Na2O和K2O總含量?jī)H為4-8%，玻璃生產(chǎn)中所需純堿的用量仍較多，加之瓷石組成中氧化鉀含量又低于氧化鈉含量，相對(duì)說(shuō)來(lái)，玻璃表面張力高，硬化速度快，操作范圍較窄。用納長(zhǎng)石同樣存在這一問(wèn)題。鉀長(zhǎng)石雖然含鉀量高，但價(jià)格為粗面凝灰?guī)r的兩倍。
本發(fā)明的目的在于提供一種采用節(jié)堿代堿效果顯著的新型天然含堿玻璃原料作主要原料之一的玻璃制造工藝及其所得玻璃產(chǎn)品，以充分利用蘊(yùn)藏豐富的天然含堿礦石資源，降低玻璃生產(chǎn)成本，并改善玻璃制造的操作條件和提高玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的一種玻璃制造工藝，將一定配比量的原料混合，在一定溫度和操作條件下進(jìn)行熔化、澄清、勻化后，加工成型，再經(jīng)退火處理制成玻璃產(chǎn)品，其主要原料及配比(重量%)為石英砂 5-50粗面凝灰?guī)r 10-85
含堿金屬氧化物的原料(粗面凝灰?guī)r除外) 5-60含鈣和(或)鎂氧化物的原料 4-20助熔劑 1-3熔化溫度1370-1580℃，退火溫度450-540℃。
本發(fā)明所述含堿金屬氧化物的原料可為含氧化鈉的原料、含氧鉀的原料和含氧化鋰的原料。含Na2O的原料主要為純堿和芒硝，有時(shí)也可采用一部分氫氧化鈉和硝酸鈉等。Na2O能提供游離氧使玻璃結(jié)構(gòu)中的O/Si比值增加，發(fā)生斷鍵，因而可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助熔劑。引入氧化鉀的原料主要為碳酸鉀和硝酸鉀等，它們?cè)诓Ａе械淖饔门cNa2O相似。鉀離子(K+)的半徑比鈉離子(Na+)的大，玻璃中鉀含量增加，能降低玻璃的析晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。含鉀高的玻璃還有較低的表面張力，硬化速度較慢，工藝中操作范圍較長(zhǎng)。
本發(fā)明所述含鈣、鎂氧化物的原料主要有白云石(CaCO3·MgCO3)、石灰石(CaCO3)、方解石(CaCO3)等。含鈣氧化物在玻璃制造工藝中主要起穩(wěn)定劑作用，即增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度;含鎂氧化物可以使玻璃的硬化速度變慢，改善玻璃的成形性能。
石英砂主要提供SiO2，SiO2是重要的玻璃成形氧化物，以硅氧四面體[SiO4]的結(jié)構(gòu)組元形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，成為玻璃的骨架。
主要由粗面凝灰?guī)r提供的AL2O3能降低玻璃的結(jié)晶傾向，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、硬度和折射率，減輕玻璃對(duì)耐火材料的侵蝕。
助熔劑可為螢石、重晶石等，加入少量能加速玻璃的熔化。
本發(fā)明工藝中，根據(jù)不同需要，配方中也可加入一定量澄清劑、著色劑、脫色劑、氧化劑、還原劑等。
本發(fā)明所述新型天然含堿礦石原料粗面凝灰?guī)r具有如下主要化學(xué)組成(重量%)和特征SiO268-76K2O 6-10Na2O 0.5-6AL2O38-16粗面凝灰?guī)r礦石呈灰白色，略帶淡黃色?；鹕交医Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要成分是玻屑及火山灰。玻屑呈毛發(fā)狀，被微晶狀及隱晶質(zhì)的鉀、鈉長(zhǎng)石交代，垂直于玻屑的兩壁排列。
已在玻璃生產(chǎn)實(shí)際中得到應(yīng)用的混合堿效應(yīng)，可以在僅僅調(diào)整堿離子種類(lèi)而不變動(dòng)其它成分的條件下，改變或提高玻璃的性能。本發(fā)明正是利用粗面凝灰?guī)r氧化鉀含量(6-10%)高和氧化鉀含量大于氧化鈉含量(0.5-6%)的特點(diǎn)，能使玻璃有較低的表面張力，硬化速度慢，操作范圍較長(zhǎng)，有利于玻璃的成形，同時(shí)能降低玻璃的析晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤，提高產(chǎn)品質(zhì)量。又因粗面凝灰?guī)r化學(xué)組成接近中、高鋁玻璃組成，尤其是氧化鋁含量適中，所以制成的玻璃產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度較好，還能克服較難熔的問(wèn)題。
所以粗面凝灰?guī)r可以代替目前使用的瓷石、長(zhǎng)石、霞石、珍珠巖、火山灰等天然含堿玻璃原料而起到更加顯著的節(jié)堿代堿作用。它可作為生產(chǎn)玻璃的主要原料之一來(lái)使用，能節(jié)約純堿5-12%，還能減少石英砂用量20-40%，減少瓷石和長(zhǎng)石用量各10-20%，甚至可以完全不用瓷石和長(zhǎng)石。粗面凝灰?guī)r蘊(yùn)藏豐富，價(jià)格便宜，原料易得，從而降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明制造工藝中，亦可在將一定配比量的原料混合經(jīng)?；筮M(jìn)行熔化、澄清、勻化、加工成型、退火處理等工序，這樣可以減少易揮發(fā)分損失，使原料熔化速度比未?；姆哿先刍俣瓤臁?br> 本發(fā)明可將含鈣和(或)鎂氧化物的原料燒結(jié)成氫氧化鈣和白云石石灰作粘合劑，與其它原料石英砂、粗面凝灰?guī)r、含堿金屬氧化物的原料、助熔劑等加水混合后?；闪綖?-50mm的顆粒，經(jīng)100-320℃溫度下烘干5-30分鐘后再進(jìn)行熔化、澄清、勻化、加工成型和退火處理工序，或含堿金屬原料采用可起粘合劑作用的液體氫氧化鈉，與其它原料混合后進(jìn)行與上述方法相同的粒化處理和其它工序處理。
本發(fā)明之制造工藝主要用于生產(chǎn)瓶罐玻璃，也可用于生產(chǎn)日用玻璃、玻璃瑪賽克和陶瓷等。
按照本發(fā)明之制造工藝所制成的玻璃產(chǎn)品，其主要化學(xué)組成(重量%)如下SiO256-76K2O 0.8-6Na2O 4-14AL2O34-12CaO+mgo 5-14如前所述，該玻璃產(chǎn)品具有機(jī)械強(qiáng)度高，便于長(zhǎng)途運(yùn)輸，含鉀高，不析晶，透明度高和光澤好，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例一。
原料配比(重量%)為石英砂 50粗面凝灰?guī)r 14
純堿 19白云石 3.9方解石 9.4石灰石 2.0螢石 1.2重晶石 0.5按此原料配比將粉狀原料混合后，輸送到熔化爐中在1400℃下熔化，經(jīng)澄清、勻化后，加工成型，料滴溫度為1100℃，再經(jīng)450℃溫度退火處理制成具下列化學(xué)組成(重量%)的白色瓶罐玻璃SiO269AL2O34.5CaO 9.5mgO 2.2K2O 0.8Na2O 13.7BaO 0.18Fe2O30.12產(chǎn)品性能熱穩(wěn)定性耐火極度 20～60℃不炸耐壓強(qiáng)度在15磅蒸汽壓力下不炸耐酸堿度試驗(yàn)加甲基橙指示劑，在蒸汽壓處理下，15分鐘后不顯堿性反應(yīng)。
實(shí)施例二。
原料配比(重量%)為湘砂 5
粗面凝灰?guī)r 75純堿 6白云石 6.5方解石 3鉀長(zhǎng)石 0.4螢石 1.2重晶石 2.8硒粉 0.04鈷粉 0.06熔化溫度 1460℃ 退火溫度 530℃料滴溫度 1140℃硒粉和鈷粉作脫色劑。
所制成的白色瓶罐玻璃的化學(xué)組成(重量%)如下SiO270AL2O311CaO 5.5mgO 2.5Li2O 0.2K2O 6Na2O 4.5BaO 0.3其余工藝和產(chǎn)品性能同于實(shí)施例一。
實(shí)施例三。
原料配比(重量%)為湘砂 15
粗面凝灰?guī)r 15純堿 6氫氧化鈉(液) 20白云石 5.4方解石 9.6螢石 1.2重晶石 0.49硝酸鈉 0.5三氧化二砷 0.3天然芒硝 14鉀硝石(KNO3) 10氯化鈉 2鉻礦渣 0.51液體氫氧化鈉起粘合劑作用，將液體氫氧化鈉加入其它原料中混合后用?；P(pán)粒化成粒徑為10mm的球形顆粒，經(jīng)100℃溫度下烘干10分鐘后，輸送到熔化爐中進(jìn)行熔化，經(jīng)澄清、勻化后，加工成型和退火處理制成綠色瓶罐玻璃制品。
所加硝酸鈉和氯化鈉起澄清劑作用，促進(jìn)玻璃液的澄清。鉀硝石起引入堿金屬氧化物的作用，鉻礦渣為著色劑。
熔化溫度 1450℃ 退火溫度 520℃料滴溫度 1100℃所制得的綠色瓶罐玻璃的化學(xué)組成(重量%)為SiO268AL2O36CaO 7.4
mgO 2K2O 5.5Na2O 10BaO 1.0Cr2O30.08As2O30.02產(chǎn)品性能同于實(shí)施例一。
實(shí)施例四。
原料配比(重量%)為湘砂 25粗面凝灰?guī)r 44純堿 14白云石 6石灰石 9.6螢石 1.0重晶石 0.4將白云石和石灰石燒結(jié)成氫氧化鈣和白云石石灰作粘合劑，與湘砂、粗面凝灰?guī)r、純堿、螢石、重晶石等其它原料加水混合后在輥壓機(jī)中?；闪綖?8mm的顆粒，經(jīng)300℃溫度下烘干25分鐘后送入熔化爐進(jìn)行熔化，經(jīng)澄清、勻化、加工成型和退火處理。熔化溫度為1570℃，退火溫度為520℃，料滴溫度為1170℃，制成的白色瓶罐玻璃的化學(xué)組成(重量%)為SiO266AL2O37CaO 10
mgO 2.2K2O 1.5Na2O 13BaO 0.3產(chǎn)品性能同于實(shí)施例一。
權(quán)利要求
1.一種玻璃制造工藝，將一定配比量的原料混合，在一定溫度和操作條件下進(jìn)行熔化、澄清、勻化后，加工成型，再經(jīng)退火處理制成玻璃產(chǎn)品，其特征在于主要原料及其配比(重量%)為石英沙 5-50粗面凝灰?guī)r 10-85含堿金屬氧化物的原料(粗面凝灰?guī)r除外) 5-60含鈣和(或)鎂氧化物的原料 4-20助熔劑 1-3熔化溫度 1370-1580℃，退火溫度 450-540℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于將一定配比量的原料混合，經(jīng)?；筮M(jìn)行熔化、澄清、勻化、加工成型、退火處理工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于可將含鈣和(或)鎂氧化物的原料燒結(jié)成氫氧化鈣和白云石石灰作粘合劑，與其它原料加水混合后?；闪綖?-50mm的顆粒，經(jīng)100-320℃溫度下烘干5-30分鐘后再進(jìn)行熔化、澄清、勻化、加工成型和退火處理工序，或含堿金屬氧化物原料采用可起粘合劑作用的液體氫氧化鈉，加入其它原料中混合后進(jìn)行與上述方法相同的?；幚砗推渌ば蛱幚怼?br> 4.一種如權(quán)利要求1所述制造工藝制成的玻璃產(chǎn)品，其特征在于主要化學(xué)組成(重量%)如下SiO256-76K2O 0.8-6Na2O 14Al2O312CaO+MgO 1全文摘要
本發(fā)明是一種采用新型天然含堿礦石原料粗面凝灰?guī)r為主要原料的玻璃制造工藝及產(chǎn)品。該制造工藝節(jié)堿效果顯著，還能減少石英砂等其它原料用量，降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，使玻璃有較低的表面張力，硬化速度慢，操作范圍較長(zhǎng)，有利于玻璃的成型，提高產(chǎn)品質(zhì)量。該制造工藝主要用于制造瓶罐玻璃、日用玻璃、玻璃瑪賽克和陶瓷。
文檔編號(hào)C03C3/087GK1052467SQ8910938
公開(kāi)日1991年6月26日 申請(qǐng)日期1989年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月15日
發(fā)明者盛天義, 李協(xié)廣, 馬鳳菊, 汪澤慶, 蔣旭 申請(qǐng)人:鄭州玻璃廠(chǎng)